KR102377898B1 - 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 극판 모서리 불량에도 분리막에 구멍이 쉽게 형성되지 않도록 극판 모서리 접촉부의 기계적인 강도를 향상시키고자 하는 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 다양한 극판 모서리 불량에도 분리막에 구멍이 쉽게 형성되지 않도록 극판 모서리 접촉부의 기계적인 강도를 향상시키는 효과를 제공하게 된다.
또한, 극판 모서리 접촉부의 리브 간격을 0.5mm까지 줄여 얇은 두께의 Back web 면적을 축소하는 효과를 제공하게 된다.

Description

극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법{Lead-acid battery separator manufacturing method with reinforced edge contact}
본 발명은 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 극판 모서리 불량에도 분리막에 구멍이 쉽게 형성되지 않도록 극판 모서리 접촉부의 기계적인 강도를 향상시키고자 하는 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법에 관한 것이다.
현재 납축전지 활물질 메커니즘은 활물질에 물리적 강도 및 황산과의 반응 표면적 확보를 위하여 폴리에스터 계열 화이버를 첨가하고 있다.
통상적으로 납축전지 활물질에 0.8 ~ 5 데니어의 섬도를 갖고, 1 ~ 10 mm 길이의 폴리에스터 계열의 화이버를 첨가하는데 이러한 섬유(화이버)는 내산성과 내산화성이 우수한 특징이 있다.
이때, 첨가되는 유기합성 단섬유는 통상적으로 원형 단면 형태를 가지며, 길이는 2 ~ 10mm 정도이다.
유기합성 단섬유의 성분은 내산성 및 내산화성이 우수한 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 모드아크릴 계열이 주종을 이루고 있다.
종래 기술인 대한민국특허등록번호 제10-0603908호인 "축전지용 극판 및 그 제조 방법"은 활물질 표면에 섬유 필라멘트가 박히도록 섬유강화 종이를 압력을 가해 부착하고 표면의 요철부에 활물질을 충전하여서 되는 극판 제조 방법을 개시한다.
상기한 종래 대한민국등록특허는 "축전지용 극판 및 그 제조 방법"에 관한 것으로서 축전지의 극판은 전기가 흐르는 통로 역할을 하는 기판에 전기 화학적 활성을 갖는 활물질이 도포되고, 그 활물질 표면에 섬유강화 종이를 부착 또는 압착하는 단계에서 섬유강화종이의 섬유 필라멘트가 일정 깊이로 박히도록 압력을 가해 부착하고, 섬유강화종이의 표면 요철부에 활물질이 충전되어 그 결착표면적을 증대시킴으로서, 기판으로부터 활물질이 탈리되는 것을 방지하고, 나아가, 섬유강화종이의 다공성으로 인한 극판의 초기고율방전 특성을 향상시키고 또한 섬유강화종이의 섬유필라멘트 조직의 안정된 지지력과 내산성으로 인한 활물질을 잘 보유하고 지지함으로서 축전지의 수명을 연장시키는 기술에 관한 것이다.
지금까지 납축전지용 그리드 합금으로 납(Pb)-칼슘(Ca)-주석(Sn)계 합금을 사용해 왔으나 이러한 합금구성만으로는 가혹한 사용환경(고온 및 과충전 현상)에 충분히 대응하지 못해 그리드의 부식이나 부식의 성장(growth)으로 인한 변형이 발생하여 납축전지의 수명이 짧아지고 있는 것이 문제로 지적되고 있다.
이에 따라 그리드의 내부식성, 기계적 강도 개선 및 성장 변형의 억제가 요구되고 있다.
한편, 일반적으로 납축전지 제조불량 중 대부분을 차지하는 유형은 극판의 모서리가 제조공정 중에 접히거나, 극판 절단 및 정렬 불량으로 인해 분리막에 작은 구멍을 만들고, 그 구멍을 통해 양극 물질과 음극 물질이 접촉되는 단락 (short) 현상이다.
따라서, 현재 고성능의 납 축전지를 요구하는 흐름에 맞추어 납 축전지 내구성과 성능을 향상시킬 수 있으며, 다양한 극판 모서리 불량에도 분리막에 구멍이 쉽게 형성되지 않도록 극판 모서리 접촉부의 기계적인 강도를 향상시킬 수 있는 새로운 방식의 제조 공정이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국특허등록번호 제10-0924413호
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 다양한 극판 모서리 불량에도 분리막에 구멍이 쉽게 형성되지 않도록 극판 모서리 접촉부의 기계적인 강도를 향상시키고자 하는 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 극판 모서리 접촉부의 리브 간격을 0.5mm까지 줄여 얇은 두께의 Back web 면적을 축소하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법은,
납축전지의 분리막 제조공정에서,
고분자 수지 10 ~ 30 중량부, 무기충진제 30 ~40 중량부, 가소제 30 ~ 60 중량부를 혼합한 분리막중앙부위용 혼합물을 제조하는 분리막중앙부위용혼합물제조단계(S100);와
고분자 수지 40 ~ 50 중량부, 무기충진제 30 ~40 중량부, 가소제 30 ~ 60 중량부를 혼합한 가장자리용 혼합물을 제조하는 분리막가장자리용혼합물제조단계(S200);와
중앙부위용 압출기에 상기 분리막중앙부위용 혼합물을 투입하고, 가장자리용 압출기에 상기 가장자리용 혼합물을 투입하기 위한 혼합물투입단계(S300);와
상기 중앙부위용 압출기와 가장자리용 압출기에 형성된 각각의 압출기 노즐을 통해 분리막중앙부위용 혼합물과 가장자리용 혼합물을 중앙부위와 가장자리에 제공하여 동시 압출을 수행하여 분리막을 제조하기 위한 동시압출분리막제조단계(S400);를 포함함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
본 발명인 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법을 통해, 다양한 극판 모서리 불량에도 분리막에 구멍이 쉽게 형성되지 않도록 극판 모서리 접촉부의 기계적인 강도를 향상시키는 효과를 제공하게 된다.
또한, 극판 모서리 접촉부의 리브 간격을 0.5mm까지 줄여 얇은 두께의 Back web 면적을 축소하는 효과를 제공하게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법의 공정도이다.
도 2는 종래의 분리막을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법에 의해 제조된 분리막을 나타낸 예시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법은,
납축전지의 분리막 제조공정에서,
고분자 수지 10 ~ 30 중량부, 무기충진제 30 ~40 중량부, 가소제 30 ~ 60 중량부를 혼합한 분리막중앙부위용 혼합물을 제조하는 분리막중앙부위용혼합물제조단계(S100);와
고분자 수지 40 ~ 50 중량부, 무기충진제 30 ~40 중량부, 가소제 30 ~ 60 중량부를 혼합한 가장자리용 혼합물을 제조하는 분리막가장자리용혼합물제조단계(S200);와
중앙부위용 압출기에 상기 분리막중앙부위용 혼합물을 투입하고, 가장자리용 압출기에 상기 가장자리용 혼합물을 투입하기 위한 혼합물투입단계(S300);와
상기 중앙부위용 압출기와 가장자리용 압출기에 형성된 각각의 압출기 노즐을 통해 분리막중앙부위용 혼합물과 가장자리용 혼합물을 중앙부위와 가장자리에 제공하여 동시 압출을 수행하여 분리막을 제조하기 위한 동시압출분리막제조단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 극판 모서리에 접촉되는 분리막의 접촉부위는,
리브 간격을 0.5mm 미만으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 동시압출분리막제조단계(S400)를 통해,
제조된 분리막의 극판 모서리에 접촉되는 접촉부위는 기계적 강도를 향상시키는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명의 제조 방법에 의해,
극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막을 적용한 납축전지용 극판을 포함하고 있는 납축전지를 제공하게 된다.
이하, 본 발명에 의한 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법의 공정도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명인극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법은,
납축전지의 분리막 제조공정에서,
고분자 수지 10 ~ 30 중량부, 무기충진제 30 ~40 중량부, 가소제 30 ~ 60 중량부를 혼합한 분리막중앙부위용 혼합물을 제조하는 분리막중앙부위용혼합물제조단계(S100);와
고분자 수지 40 ~ 50 중량부, 무기충진제 30 ~40 중량부, 가소제 30 ~ 60 중량부를 혼합한 가장자리용 혼합물을 제조하는 분리막가장자리용혼합물제조단계(S200);와
중앙부위용 압출기에 상기 분리막중앙부위용 혼합물을 투입하고, 가장자리용 압출기에 상기 가장자리용 혼합물을 투입하기 위한 혼합물투입단계(S300);와
상기 중앙부위용 압출기와 가장자리용 압출기에 형성된 각각의 압출기 노즐을 통해 분리막중앙부위용 혼합물과 가장자리용 혼합물을 중앙부위와 가장자리에 제공하여 동시 압출을 수행하여 분리막을 제조하기 위한 동시압출분리막제조단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다양한 극판 모서리 불량에도 분리막에 구멍이 쉽게 형성되지 않도록 극판 모서리 접촉부의 기계적인 강도를 향상시키고자 하는 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에서 설명하고 있는 납축전지의 분리막은 저저항, 비전도성의 다공막으로 두 전극 사이에 위치하여 전극간 물리적 접촉에 의한 단락을 방지하고 격리판 내 기공을 통해 이온을 전달하는 역할을 한다.
또한, 배터리 충/방전시, 극판으로부터 가해지는 물리적 충격에 견딜 수 있는 기계적 강도와 유연성을 지니고, 전해액인 황산의 부식에 견딜 수 있는 내화학성을 갖는 것이 특징을 제공한다.
이때, 도 2에 도시한 바와 같이, 일반적인 납축전지 분리막은 고분자 수지 10~30 중량%, 무기충진제 30~40 중량%, 가소제 30~60 중량%의 함량으로 원료를 교반하여 혼합 후, 혼합된 원료는 압출기를 통해 시트 상태로 제조한다.
따라서, 극판의 중앙부위에 위치한 분리막 부위나 극판의 가장자리 부위에 위치한 분리막 부위는 동일한 기계적 강도를 제공하여 가장자리 부위에 단락 현상이 발생하게 된다.
구체적으로 설명하자면, 분리막에서는 높은 기공율과 낮은 전기저항을 요구하므로 다공성의 무기충진제의 함량이 클수록 유리하지만 기계적 강도는 낮아진다.
일반적으로 납축전지 제조불량 중 대부분을 차지하는 유형은 극판의 모서리가 제조공정 중에 접히거나 극판 절단 및 정렬 불량으로 인해 분리막에 작은 구멍을 만들고, 그 구멍을 통해 양극 물질과 음극 물질이 접촉되는 단락(short) 현상이다.
따라서, 단락 현상을 제거하기 위하여 극판의 모서리 부위를 본 발명의 제조 방법을 통해 강화시키는 것이다.
상기 분리막중앙부위용혼합물제조단계(S100)는 고분자 수지 10 ~ 30 중량부, 무기충진제 30 ~40 중량부, 가소제 30 ~ 60 중량부를 혼합한 분리막중앙부위용 혼합물을 제조하는 단계이다.
즉, 일반적으로 분리막을 사용하기 위하여 적용되는 고분자 수지, 무기충진제, 가소제를 사용하여 분리막의 중앙부위를 형성하는 혼합물을 제조하는 것이다.
상기 분리막가장자리용혼합물제조단계(S200)는 고분자 수지 40 ~ 50 중량부, 무기충진제 30 ~40 중량부, 가소제 30 ~ 60 중량부를 혼합한 가장자리용 혼합물을 제조하는 단계이다.
즉, 분리막의 가장 자리의 기계적 강도를 강화시키기 위하여 고분자 수지의 함량을 일반적으로 사용하는 함량보다 높게 하여 이를 혼합한 가장자리용 혼합물을 제조하는 것이다.
상기 혼합물투입단계(S300)는 중앙부위용 압출기에 상기 분리막중앙부위용 혼합물을 투입하고, 가장자리용 압출기에 상기 가장자리용 혼합물을 투입하기 위한 단계이다.
즉, 중앙부위용 압출기와 가장자리용 압출기를 준비하고, 중앙부위용 압출기에 상기 분리막중앙부위용 혼합물을 투입하고, 가장자리용 압출기에 상기 가장자리용 혼합물을 투입하게 된다.
이후, 상기 동시압출분리막제조단계(S400)는 상기 중앙부위용 압출기와 가장자리용 압출기에 형성된 각각의 압출기 노즐을 통해 분리막중앙부위용 혼합물과 가장자리용 혼합물을 중앙부위와 가장자리에 제공하여 동시 압출을 수행하여 분리막을 제조하는 단계이다.
즉, 중앙부위와 가장자리를 동시 압출 방식을 사용함으로써, 가장자리가 중앙부위보다 고분자 수지 함량이 많게 하여 분리막의 기계적 강도를 향상시키게 됨으로써, 다양한 극판 모서리 불량에도 분리막에 구멍이 쉽게 형성되지 않도록 극판 모서리 접촉부의 기계적인 강도를 향상시키는 효과를 제공하게 된다.
한편, 극판 모서리에 접촉되는 분리막의 접촉부위는,
리브 간격을 0.5mm 미만으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 리브 간격을 0.5mm 로 형성하게 되는데, 극판 모서리 접촉부의 리브 간격을 0.5mm까지 줄여 주게 되면, 얇은 두께의 Back web 면적을 축소하는 효과를 제공하게 된다.
결국, 본 발명은 다양한 극판 모서리 불량에도 분리막에 구멍이 쉽게 형성되지 않도록 극판 모서리 접촉부의 기계적인 강도를 향상시키는 효과를 제공하게 된다.
또한, 극판 모서리 접촉부의 리브 간격을 0.5mm까지 줄여 얇은 두께의 Back web 면적을 축소하는 효과를 제공하게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면과 같이 본원이 속하는 기술 분야에서 일반적인 지식을 가진자가 쉽게 실시할 수 있도록 본원의 구현 예 및 실시 예를 상세히 설명한다. 특히 이것에 의해 본원 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한을 받지 않는다. 또한, 본원 발명의 내용은 여러 가지 다른 형태의 장비로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현 예 및 실시 예에 한정되지 않는다.
<제조예> 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조
본 발명의 일 구현예에 따른 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막의 제조방법은 다음과 같다.
실험예 1로서, 완전히 건조시킨 1L 용량의 스테인레스 스틸 볼(stainless steel bowl)에 고분자 수지 10 g과 무기충진제 30g 및 가소제 30g을 투입하여 분리막중앙부위용 혼합물을 제조한다.
완전히 건조시킨 1L 용량의 스테인레스 스틸 볼(stainless steel bowl)에 고분자 수지 40 g과 무기충진제 30g 및 가소제 30g을 투입하여 가장자리용 혼합물을 제조한다.
이때, 각각의 스테인레스 스틸 볼을 가열기를 이용하여 120℃로 가열하면서 2시간 동안 혼합하여 반죽 형태의 도우가 될 때까지 혼합한다.
제조된 반죽 형태의 각각의 도우(dough)를 중앙부위용 압출기에 상기 분리막중앙부위용 혼합물을 투입하고, 가장자리용 압출기에 상기 가장자리용 혼합물을 투입하게 된다.
이후, 중앙부위용 압출기와 가장자리용 압출기에 형성된 각각의 압출기 노즐을 통해 분리막중앙부위용 혼합물과 가장자리용 혼합물을 중앙부위와 가장자리에 제공하여 동시 압출을 수행하여 분리막을 제조하였다.
실험예 2로서, 가장자리용 혼합물에서 고분자 수지 50 g을 준비하여 실험예 1과 동일하게 제조하게 된다.
한편, 비교예1로서, 완전히 건조시킨 1L 용량의 스테인레스 스틸 볼(stainless steel bowl)에 고분자 수지 10 g과 무기충진제 30g 및 가소제 30g을 투입하여 혼합물을 제조한다.
이때, 스테인레스 스틸 볼을 가열기를 이용하여 120℃로 가열하면서 2시간 동안 혼합하여 반죽 형태의 도우가 될 때까지 혼합한다.
제조된 반죽 형태의 각각의 도우(dough)를 압출기에 투입하게 되고, 압출기 노즐을 통해 혼합물에 대한 압출을 수행하여 분리막을 제조하였다.
비교예2로서, 고분자 수지 20g을 준비하고, 나머지 제조 과정은 상기 비교예 1과 동일하다.
비교예3로서, 고분자 수지 30g을 준비하고, 나머지 제조 과정은 상기 비교예 1과 동일하다.
비교예4로서, 고분자 수지 60g을 준비하고, 나머지 제조 과정은 상기 실험예 1과 동일하다.
비교예5로서, 고분자 수지 70g을 준비하고, 나머지 제조 과정은 상기 실험예 1과 동일하다.
고분자 수지 함량 BET surface area (m2 /g)
10g 1.3121
20g 1.4119
30g 1.4589
40g 15.188
50g 19.829
60g 20.129
70g 20.539
분리막의 비표면적 측정을 위하여 시료는 200℃에서 8시간 동안 전처리하였고, 흡착기체(adsorption gas)로 N2를 사용하였으며, 분석하였으며, 그 결과를 표 1에 정리하였다.
즉, 실험예 1 내지 2는 종래 비교예 1 내지 3보다 매우 큰 비표면적값을 보이고 있고, 비교예 4 내지 5는 비표면적값이 별반 차이가 없는 것으로 보이므로 실험예 1 내지 2의 경우에는 미세 다공의 크기가 비교예 1 내지 3보다 작게 형성된 것이라 사료된다.
특히, 비교예 4 내지 5의 경우에는 실험예 1 내지 2와 동일한 제조 방법을 채택하고, 고분자 수지의 함량만 증가시킨 것으로서, 고분자 수지의 함량이 40 g 내지 50g의 범위를 초과할 경우에 효과가 현저하게 상승하지 않았으므로 가장 최적의 범위는 고분자 수지 40g 내지 50g 임을 알 수 있었다.
분리막의 기계적 물성을 분석하기 위하여, ASTM D882조건에 준하여 측정하였고 만능재료시험기를 사용하여 그립 간 거리 50 mm에서 125 mm/min 의 속도로 측정하였으며, 그 결과를 표 3에 정리하였다.
고분자 수지 함량 Load at break (N) 인장강도 (N/mm2)
10g 7.3921 0.4712
20g 6.4839 0.5139
30g 6.2839 0.8273
40g 2.2118 4.3729
50g 1.3118 5.7889
60g 1.1271 5.8448
70g 1.1101 5.9119
실험예 1 내지 2는 종래 비교예 1 내지 3보다 매우 높은 인장 강도(0.8 N/mm2 이상)를 가지며, 비교예 4 내지 5는 인장 강도값이 별반 차이가 없는 것으로 나타난다.
특히, 비교예 4 내지 5의 경우에는 실험예 1 내지 2와 동일한 제조 방법을 채택하고, 고분자 수지의 함량만 증가시킨 것으로서, 고분자 수지의 함량이 40 g 내지 50g의 범위를 초과할 경우에 효과가 현저하게 상승하지 않았으므로 가장 최적의 범위는 고분자 수지 40g 내지 50g 임을 알 수 있었다.
위에서 상술한 바와 같이 본 발명의 효과를 파악하기 위해 기초성능 및 수명시험을 하였다.
후술하는 종래품이라 함은, 출원인이 제조하는 납축전지(BX80)에 사용하는 분리막을 이용하여 제조된 제품을 말하며, 개선품은 본 발명의 실험예 1의 제조 방법을 통해 조된 분리막을 포함하고 있는 제품을 말한다.
또한, 후속 공정인 조립 및 기판에 전기 전도도를 부여하는 화성 등의 공정을 통해 최종적인 70Ah 용량(20시간율 용량)을 갖는 종래품과 개선품을 제작하였으며, 충전수입성과 50% DoD 내구성 시험을 진행하였다.
1) 충전수입성 시험 (CA: Charge Acceptance test)
만충전된 시료를 상온(25±2℃)에서 5시간율 전류(70Ah 기준 17.5A)로 2.5시간 방전한 후, 0±2℃ 온도에서 12시간이상 방치한다.
이후 정전압 14.4V±0.1V으로 충전하여 충전 10분때 전류를 측정한다.
시험결과, 전지전도도 및 충전 효율이 높아 개선품이 종래품 대비 10분 정도에 전류가 약 33% 증대되었음을 알 수 있었다.
구분 시간 종래품 개선품





충전수입성		 1분 16.25 23.17
2분 14.21 18.22
3분 13.14 17.82
4분 13.10 17.36
5분 13.05 17.55
6분 12.95 17.34
7분 12.74 17.22
8분 12.68 17.11
9분 12.55 16.37
10분 12.5 16.63
상기한 바와 같이, 종래품의 경우보다 개선품의 경우 충전수입성이 우수함을 알 수 있는데, 이는 극판 모서리 접촉부의 기계적 강도를 향상시킨 결과로 예측되며, 이를 통해 고출력 및 기대 수명 향상을 가져올 수 있게 되어 최종적으로 전지의 기초성능 및 수명을 향상시키는 것이다.
2) 가속 수명 시험(SAE J2801)
납축전지를 75℃ 수조에서 약 1주일 동안 일반적인 차량 조건과 유사하게 34회 충/방전 싸이클이 진행한다.
34회 싸이클 실시 후 200A로 10초 방전하여 7.2V 이상 유지가 되면 다시 34회 싸이클을 진행하는 방식으로 수명 시험을 진행한다.
또한, 싸이클 중 충전전류가 15A 이상 올라가거나 방전 전압이 12.0V 이하로 떨어지면 시험을 중단한다.
하기 표2는 SAE J2801 시험을 실시한 결과이며, 34회 충/방전 싸이클 마다 200A로 10초 방전 시 전압을 나타내었다.
사이클 비교예1 비교예2 비교예3 실험예1 비교예4
34 11.82 11.83 11.85 11.87 11.89
68 11.76 11.77 11.80 11.83 11.87
102 11.72 11.73 11.78 11.80 11.84
136 11.69 11.71 11.76 11.79 11.82
170 11.65 11.68 11.74 11.77 11.80
204 11.55 11.61 11.69 11.70 11.76
238 11.43 11.45 11.60 11.63 11.70
272 7.2 이하 7.2 이하 11.49 11.55 11.65
306 7.2 이하 11.48 11.56
340 11.40 11.45
374 11.31 11.35
408 7.2 이하 7.2 이하
상기 표 4와 같이, 시험결과, 비교예 1과 비교예 2의 수명은 238 사이클이지만, 비교예 3의 수명은 272 사이클이며, 실험예 1의 수명은 374 사이클로 57%의 수명 향상을 제공할 수 있게 되었다.
그러나, 상기 비교예 4의 수명은 374 사이클에서 더 증가하지 않음을 알 수 있어 이에 따라 고분자 수지 40 ~ 50 중량부 중에서 가장 최적의 범위는 40 중량부가 되므로 상기한 최적의 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다.
이는 기계적 강도가 우수함에 따라 단락 현상이 개선된 것으로 보여진다.
즉, 종래품 대비 수명에서 57 % 향상 효과를 보임으로써, 수명 증가에 대한 긍정적인 영향을 주었음을 알 수 있었다.
상기와 같은 제조 방법을 통해, 다양한 극판 모서리 불량에도 분리막에 구멍이 쉽게 형성되지 않도록 극판 모서리 접촉부의 기계적인 강도를 향상시키는 효과를 제공하게 된다.
상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
S100 : 분리막중앙부위용혼합물제조단계
S200 : 분리막가장자리용혼합물제조단계
S300 : 혼합물투입단계
S400 : 동시압출분리막제조단계

Claims (4)

  1. 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법에 있어서,
    납축전지의 분리막 제조공정에서,
    고분자 수지 10 ~ 30 중량부, 무기충진제 30 ~40 중량부, 가소제 30 ~ 60 중량부를 혼합한 분리막중앙부위용 혼합물을 제조하는 분리막중앙부위용혼합물제조단계(S100);와
    고분자 수지 40 중량부, 무기충진제 30 ~40 중량부, 가소제 30 ~ 60 중량부를 혼합한 가장자리용 혼합물을 제조하는 분리막가장자리용혼합물제조단계(S200);와
    중앙부위용 압출기에 상기 분리막중앙부위용 혼합물을 투입하고, 가장자리용 압출기에 상기 가장자리용 혼합물을 투입하기 위한 혼합물투입단계(S300);와
    상기 중앙부위용 압출기와 가장자리용 압출기에 형성된 각각의 압출기 노즐을 통해 분리막중앙부위용 혼합물과 가장자리용 혼합물을 중앙부위와 가장자리에 제공하여 동시 압출을 수행하여 분리막을 제조하기 위한 동시압출분리막제조단계(S400);를 포함하되,
    상기 극판 모서리에 접촉되는 분리막의 접촉부위는,
    리브 간격을 0.5mm 미만으로 형성하는 것을 특징으로 하며,
    상기 동시압출분리막제조단계(S400)를 통해,
    제조된 분리막의 극판 모서리에 접촉되는 접촉부위는 기계적 강도를 향상시키는 것을 특징으로 하며,
    충전수입성(CA)은 12.5에서 16.63으로 향상시키는 것을 특징으로 하며,
    수명이 238 사이클에서 374 사이클로 57%의 수명 향상을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 극판 모서리 접촉부가 보강된 납축전지 분리막 제조 방법.
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US9564623B2 (en) 2006-09-27 2017-02-07 Daramic Llc Battery separator with a conductive layer for extending the cycle life of a battery
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